การปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานระบบชลประทานให้ทันสมัยในแคว้นอารากอน ประเทศสเปน – กลุ่มสหกรณ์ชลประทาน CCRR Callén
ชลประทาน
2018
สเปน
การเปลี่ยนแปลงของกลุ่มผู้ใช้น้ำชลประทานขนาด 1,872 เฮกตาร์ จากระบบร่องน้ำเปิดเป็นระบบแรงดันเต็มรูปแบบ
CCRR Callén เป็นกลุ่มสหกรณ์ชลประทานที่ตั้งอยู่ในจังหวัดอูเอสกา แคว้นอารากอน ทางตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศสเปน ภายในลุ่มน้ำเอโบร พื้นที่นี้มีภูมิอากาศแบบเมดิเตอร์เรเนียนกึ่งแห้งแล้ง ซึ่งการชลประทานมีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อการรักษาการผลิตทางการเกษตรให้คงที่ โดยเฉพาะพืชธัญพืชและพืชอาหารสัตว์
เช่นเดียวกับชุมชนชลประทานหลายแห่งในแคว้นอารากอนที่ได้ปรับปรุงระบบให้ทันสมัยในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา CCRR Callén ดำเนินงานในพื้นที่ที่ประสิทธิภาพการใช้น้ำและความน่าเชื่อถือของระบบไฮดรอลิกมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากความแปรปรวนของสภาพภูมิอากาศและความต้องการใช้น้ำสูงสุดตามฤดูกาล
กลุ่มสหกรณ์นี้ให้บริการพื้นที่ 1,872 เฮกตาร์ และประกอบด้วยเกษตรกร 70 รายที่ปลูกข้าวโพด ข้าวบาร์เลย์ ข้าวสาลี และอัลฟัลฟา ก่อนการปรับปรุงระบบ การชลประทานใช้วิธีส่งน้ำผ่านร่องน้ำเปิดและควบคุมประตูน้ำด้วยมือ แม้จะเป็นระบบที่เรียบง่าย แต่ก็ไม่มีประสิทธิภาพ ใช้แรงงานมาก และไม่เหมาะสมกับวิธีการชลประทานแบบแรงดันสมัยใหม่ เช่น ระบบสปริงเกลอร์
ระหว่างปี 2014 ถึง 2015 กลุ่มสหกรณ์ได้ดำเนินโครงการปรับปรุงระบบอย่างครบวงจร ด้วยเงินลงทุนรวมประมาณ 9.5 ล้านยูโร โดย 65 เปอร์เซ็นต์ได้รับเงินสนับสนุนจากภาครัฐผ่านโครงการของสเปนและยุโรป วัตถุประสงค์คือการเปลี่ยนจากการส่งน้ำผ่านร่องน้ำเปิดไปสู่โครงสร้างพื้นฐานการชลประทานแบบแรงดันเต็มรูปแบบที่สามารถจ่ายน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ทั่วทั้งพื้นที่ชลประทาน
ระบบที่ได้รับการปรับปรุงประกอบด้วย:
- อ่างเก็บน้ำควบคุมความสูง 8 เมตร ความจุ 160,000 ลูกบาศก์เมตร รับน้ำจากร่องน้ำเปิด Cinca
- เครือข่ายจ่ายน้ำแบบสูบแบ่งออกเป็น 2 โซนแรงดัน
- โซน A ทำงานที่แรงดัน 7.0 บาร์ และอัตราการไหล 613 ลิตร/วินาที
- โซน B ทำงานที่แรงดัน 4.5 บาร์ และอัตราการไหล 968 ลิตร/วินาที
- ท่อส่งน้ำแต่ละเส้นติดตั้งปั๊มน้ำ 5 ตัวต่อเส้น โดยแต่ละตัวมีระบบควบคุมความถี่รอบมอเตอร์
การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้ระบบมีความซับซ้อนทางไฮดรอลิกมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับระบบแรงโน้มถ่วงเดิม และต้องใช้กลไกควบคุมและป้องกันขั้นสูงตลอดทั้งเครือข่าย
การแก้ไขปัญหาแรงดันกระแทกในท่อ การควบคุมอากาศ และสภาวะการไหลที่เปลี่ยนแปลงในฟาร์ม 70 แห่ง
การเปลี่ยนไปใช้ระบบชลประทานแบบปิดที่มีการอัดแรงดันและใช้ปั๊มน้ำ ส่งผลให้เกิดความท้าทายด้านไฮดรอลิกหลายประการ
การจัดการโซนแรงดันคู่
ระบบนี้ได้รับการออกแบบให้มีโซนแรงดันใช้งานสองโซนที่แตกต่างกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสูบน้ำสูงสุด อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการควบคุมแรงดันอย่างเข้มงวดและการป้องกันแรงดันกระแทกทั้งในช่วงเริ่มเดินปั๊ม การหยุดปั๊ม และเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความต้องการใช้น้ำแบบไดนามิกในแต่ละโซนแรงดัน
ความเสี่ยงจากแรงดันกระแทกในระบบสูบน้ำ
ต่างจากระบบร่องน้ำแบบเปิดเดิม การกำหนดค่าระบบใหม่มีความเสี่ยงต่อแรงดันกระแทก (water hammer) การหยุดปั๊มน้ำอย่างกะทันหัน โดยเฉพาะในกรณีไฟฟ้าขัดข้อง อาจทำให้เกิดแรงดันชั่วขณะสูงที่สร้างความเสียหายได้
จึงได้มีการวิเคราะห์แรงดันกระแทกโดยเฉพาะ เพื่อกำหนดขนาดและตำแหน่งที่เหมาะสมของวาล์วควบคุมแรงดันกระแทกแบบคาดการณ์ล่วงหน้าและวาล์วอากาศทั่วทั้งเครือข่าย
ในระหว่างการทดสอบระบบ พบว่าแรงดันในระบบอาจลดต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ของไพล็อตในบางสถานการณ์การทำงาน จึงจำเป็นต้องอัปเกรดวาล์วป้องกันแรงดันกระแทกเป็นรุ่นควบคุมด้วยโซลินอยด์แรงดันต่ำ เพื่อป้องกันการเปิดวาล์วโดยไม่จำเป็นและรับประกันการทำงานที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะแรงดันต่ำ
การจัดการอากาศภายใต้แรงดันต่ำ
เนื่องจากความแตกต่างของระดับความสูงระหว่างอ่างเก็บน้ำควบคุมกับสถานีสูบน้ำมีจำกัด จึงจำเป็นต้องใช้วาล์วระบายอากาศบางตัวที่สามารถปิดผนึกได้อย่างสมบูรณ์แม้ในสภาวะแรงดันต่ำมาก เช่น ต่ำเพียง 1 เมตรคอลัมน์น้ำ การระบายอากาศที่เหมาะสมและการป้องกันสุญญากาศจึงมีความสำคัญ เพื่อป้องกันการสะสมของอากาศ การขยายตัวของคลื่นแรงดัน และความเครียดในท่อ
สภาวะการไหลที่แปรผันและต่ำมาก
แต่ละแปลงชลประทานต้องการการลดแรงดันและการจำกัดการไหลอย่างเป็นอิสระ ในบางรอบการให้น้ำ อาจเกิดสภาวะการไหลต่ำมาก โดยเฉพาะเมื่อมีการจ่ายน้ำให้แปลงขนาดเล็กพร้อมกัน สภาวะเหล่านี้อาจทำให้เกิดความไม่เสถียรของระบบไฮดรอลิก หากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม
ดังนั้นจึงได้ออกแบบระบบไฮดรอลิกให้สามารถทำงานได้อย่างเสถียร แม้ในกรณีที่มีความต้องการใช้น้ำต่ำ
การเปลี่ยนผ่านสู่การควบคุมชลประทานระยะไกล
ระบบเดิมที่ใช้ร่องน้ำต้องอาศัยการควบคุมด้วยมือ โครงสร้างพื้นฐานใหม่จึงต้องการการควบคุมการให้น้ำจากระยะไกลอย่างสอดคล้องกัน โดยประสานกับการทำงานของสถานีสูบน้ำและข้อจำกัดด้านไฮดรอลิกทั่วทั้งเครือข่าย
การควบคุมไฮดรอลิกแบบบูรณาการและการป้องกันแรงดันกระแทก
BERMAD ได้จัดหาโซลูชันควบคุมระบบไฮดรอลิกแบบครบวงจรที่ออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของ CCRR Callén
การป้องกันแรงดันกระแทก
ติดตั้ง วาล์วควบคุมแรงดันกระแทกแบบคาดการณ์ล่วงหน้า 735-M ขนาด DN150 จำนวนสองชุดในแต่ละแขนงของเครือข่าย
วาล์วที่ควบคุมด้วยไพล็อตเหล่านี้ถูกตั้งค่าด้วยไพล็อตคู่ และอัปเกรดด้วยระบบสำรองควบคุมโซลินอยด์แรงดันต่ำ เพื่อให้มั่นใจว่ายังคงทำงานได้อย่างถูกต้องแม้แรงดันในระบบจะต่ำกว่าค่าตั้งของไพล็อตมาตรฐาน การตั้งค่าขั้นสุดท้ายอ้างอิงจากการวิเคราะห์แรงดันกระแทกของระบบ เพื่อให้มั่นใจถึงการป้องกันที่เหมาะสมที่สุดต่อเหตุการณ์แรงดันชั่วคราว
การเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของอากาศ
ติดตั้ง วาล์วระบายอากาศแบบผสม C70 รวมทั้งสิ้น 159 ชุด ขนาดตั้งแต่ 2” ถึง 6” ทั่วทั้งเครือข่าย
วาล์วระบายอากาศเหล่านี้ให้คุณสมบัติ:
- ป้องกันการเกิดสุญญากาศ
- ระบายอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพขณะเติมน้ำ
- ป้องกันการสะสมของกระเปาะอากาศ
- ลดการขยายตัวของแรงดันกระแทก
ให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับจุดที่ต้องการซีลที่เชื่อถือได้แม้ในสภาวะแรงดันไดนามิกต่ำมาก
การควบคุมการไหลและแรงดันในระดับแปลง
ติดตั้ง ไฮโดรมิเตอร์ IR-972 จำนวน 185 ชุดทั่วทั้งกลุ่มสหกรณ์
แต่ละชุดทำหน้าที่ 3 ประการ:
- ลดแรงดันในระบบลงเหลือ 4 บาร์ในระดับแปลง
- จำกัดอัตราการไหลสูงสุดที่จ่ายให้เกษตรแต่ละราย
- วัดปริมาณการใช้น้ำ
กลุ่มสหกรณ์ควบคุมไฮโดรมิเตอร์แต่ละชุดจากระยะไกล และจัดตารางการให้น้ำตามแผนที่กำหนดไว้
นอกจากนี้ ยังได้ติดตั้งชุดวาล์วระบายอากาศแบบผสม (ARC) เพิ่มเติมอีก 88 ชุด เพื่อเสริมการจัดการอากาศในระดับแปลงและช่วยป้องกันสภาวะสุญญากาศและการสะสมของอากาศ วาล์วซีรีส์ 400 ที่เลือกใช้ช่วยให้เกษตรกรสามารถเปิด-ปิดน้ำในพื้นที่ของตนเองได้ตามความต้องการ โครงสร้างนี้ช่วยให้สามารถจัดตารางการให้น้ำแบบรวมศูนย์ ควบคู่กับความยืดหยุ่นในระดับแปลงและการควบคุมการใช้น้ำอย่างแม่นยำ
ผลลัพธ์ – ประสิทธิภาพการให้น้ำที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพ
โครงการปรับปรุงระบบสมัยใหม่ได้เปลี่ยน CCRR Callén จากระบบชลประทานแบบร่องเปิดที่ควบคุมด้วยมือ ให้กลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานชลประทานที่มีแรงดันตลอดสาย มีเสถียรภาพทางไฮดรอลิก และควบคุมจากระยะไกลได้อย่างสมบูรณ์
ระบบที่ได้รับการอัปเกรดนี้:
- รับประกันการส่งจ่ายน้ำอย่างต่อเนื่องและเชื่อถือได้ครอบคลุมพื้นที่ 1,872 เฮกตาร์
- เอื้อให้สามารถนำเทคนิคการชลประทานขั้นสูงมาใช้ได้
- ป้องกันการจ่ายน้ำเกินความจำเป็นและลดการสูญเสียน้ำ
- ปกป้องเครือข่ายจากความเสียหายที่เกิดจากแรงดันกระแทกและสุญญากาศ
- เพิ่มประสิทธิภาพการสูบน้ำด้วยการจัดการแรงดันแบบแบ่งโซน
- สามารถตรวจสอบและควบคุมการทำงานได้ตลอด 24 ชั่วโมง
ตามที่ Sarit Hatzbany วิศวกรแอปพลิเคชันจาก BERMAD กล่าวว่า
“หลังจากโครงการปรับปรุงระบบสมัยใหม่เสร็จสิ้น เกษตรกรแต่ละรายจะได้รับน้ำตรงตามเวลาที่ต้องการ คุณภาพและแรงดันที่เหมาะสม โดยไม่มีการสูญเสียหรือจ่ายเกินความจำเป็น กลยุทธ์การสูบน้ำที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมยังช่วยลดการใช้พลังงาน ส่งผลให้สมรรถนะทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมของกลุ่มผู้ใช้น้ำดีขึ้นอีกด้วย”
CCRR Callén เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของการปรับปรุงระบบชลประทานในแคว้นอารากอน แสดงให้เห็นว่าการควบคุมไฮดรอลิกขั้นสูง การป้องกันแรงดันกระแทก และการจัดการอากาศ ช่วยให้สามารถเปลี่ยนผ่านจากระบบร่องเปิดแบบดั้งเดิมไปสู่โครงสร้างพื้นฐานชลประทานแบบมีแรงดันที่มีความยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพสูงได้สำเร็จ
ประโยชน์หลัก
การเปลี่ยนผ่านอย่างประสบความสำเร็จจากระบบร่องน้ำเปิดที่ควบคุมด้วยมือไปสู่โครงสร้างพื้นฐานการชลประทานแบบปิดที่มีแรงดันและเสถียรภาพทางไฮดรอลิกอย่างสมบูรณ์
-
เสถียรภาพของระบบไฮดรอลิก -
การป้องกันแรงดันกระแทกและสุญญากาศ
-
ประสิทธิภาพการสูบน้ำที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม
-
การควบคุมการให้น้ำอย่างแม่นยำ
-
การกระจายน้ำอย่างมีการควบคุม
ผลิตภัณฑ์ที่ใช้งาน
สำรวจแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์ควบคุมน้ำขั้นสูงของเรา ที่ออกแบบมาเพื่อตอบโจทย์การใช้งานจริง
และมอบประสิทธิภาพที่ยาวนาน
